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委重投艱 揭秘「長二捆」成功背後的血淚故事

委重投艱 揭秘「長二捆」成功背後的血淚故事

原標題:委重投艱 揭秘「長二捆」成功背後的血淚故事

1990年7月16日,第一枚捆綁式運載火箭「長征二號E」(俗稱「長二捆」)在西昌衛星發射中心成功發射,將一顆巴其斯坦科學試驗衛星送入了預定軌道。「長二捆」的運載能力幾乎比「長征二號C」翻了兩番,它的成功首飛著實讓世界嚇了一跳。

法國《世界報》寫道:「這是一枚令人生畏的火箭,它的成功,加強了運載火箭在世界市場的競爭。」

原來持懷疑態度的美國火箭專家也不得不讚歎:「它的成功,使火箭低軌道運載能力達到了世界先進水平,運載火箭技術邁上了一個新台階!」

「長二捆」發射升空(圖片來源:www.spacechina.com)

作為第一種捆綁式運載火箭,「長二捆」無疑具有里程碑式的意義。而且你很難想到,一枚火箭的研製通常需要四五年時間,而「長二捆」從批准立項到發射成功,僅耗時一年半,堪稱世界航天史上的一個奇迹。不過,創造奇迹的過程卻並不順遂,有犧牲,亦有失敗。

1、 緣起

1986年,對於美國航天界而言是災難頻仍的一年。

1月28日,「挑戰者」號太空梭在升空73秒后突然爆炸解體,導致7名機組成員全部罹難;

4月18日,一枚搭載著軍事偵察衛星的「大力神34D」運載火箭在發射8.5秒后發生爆炸,釀成箭星雙毀的嚴重事故;

5月3日,一枚攜帶氣象衛星的「德爾塔」火箭在起飛91秒后失去控制,再次發生箭星雙毀的事故……

1986年1月28日,「挑戰者」號太空梭升空后爆炸(圖片來源:Wikipedia)

1986年4月18日,「大力神34D」運載火箭升空后爆炸(圖片來源:forum.nasaspaceflight.com)

美國無奈地停飛了太空梭和多數運載火箭,衛星製造商和運營商們便寄希望於歐空局。然而,恰在此時歐空局的火箭也出事了。5月30日,「阿麗亞娜二號」火箭因第三級未能及時點火而發射失敗。於是,衛星製造商和運營商們又紛紛將目光投向了。

「阿麗亞娜二號」火箭(圖片來源:space.skyrocket.de)

面對爆滿的國際商業航天發射需求,決定抓住這個機會,擠進世界航天發射市場。俗話說「沒有金剛鑽,別攬瓷器活」,想要從航天發射市場分一杯羹,必須得有拿得出手的大推力運載火箭才行。然而,當時的「長征二號」運載火箭在歷經多次改型后已經觸到了技術的天花板,起飛推力和起飛質量分別只有2960千牛和240噸,很難再有突破。搶佔市場還講求一個「快」字,必須在盡量短的時間內推出一款大推力火箭。既要快又要好,不少人犯了難。

在經過大量分析論證后,直到1988年,總設計師王德臣等人給出了一個大膽的方案:在技術成熟的「長征二號」火箭周圍捆綁4個小火箭(即助推器),每個小火箭都安裝一台和「長征二號」相同的發動機,如此一來,新火箭「長二捆」的起飛推力和起飛質量都將比「長征二號」提高近一倍。

「長二捆」的總體結構示意圖(圖片來源:文獻[1])

「長二捆」總設計師王德臣(圖片來源:www.hlhl.org.cn)

2、 犧牲

方案有了,那就擼起袖子干吧。只是時間有些緊迫,航空航天工業部要求18個月內完成「長二捆」的研製和發射。

捆綁技術,一方面要求小火箭能夠牢固地捆綁在芯級周圍,以推動火箭飛行,另一方面又要求小火箭在燃料消耗完后,能及時與芯級分離,因此火箭結構十分複雜,此前從未採用過。時間緊、任務重,所有人都想方設法縮短工期。

一天,總裝二級箭的車間主任找到總指揮王永志,自信地說:「我們有能力對總裝時間壓縮再壓縮,給我一個半月就能完成。」王永志聽罷嘿嘿一笑:「哪有一個半月,只能給你18天!」

就這樣,從總設計師到一線工人,全都夜以繼日地連軸轉,僅100天就繪製了44萬張圖紙,一年左右便完成了8000多項生產任務、300多項地面試驗。

研製人員加班加點地分析「長二捆」的姿態控制問題(圖片來源:文獻[1])

專家們在討論「長二捆」的動力問題(圖片來源:文獻[1])

1990年,「長二捆」總指揮王永志在首次發射前留影(圖片來源:www.cae.cn)

1990年7月8日,第一枚「長二捆」終於如期出現在了發射場。正當所有人都期待新火箭一飛衝天時,意外卻發生了:一級火箭尾段竟然向外冒黃煙!原來,火箭所用的推進劑四氧化二氮具有很強的腐蝕性,推進劑管路中的一個密封墊圈遭到了腐蝕,四氧化二氮便逃了出來。四氧化二氮有劇毒,會危害現場工作人員的健康,更令人揪心的是,萬一旁邊的燃料偏二甲肼也滲漏,將會引發起火爆炸。

由於四氧化二氮和偏二甲肼有毒,工作人員在檢查火箭加註設備時必須全副武裝(圖片來源:新華網)

情況萬分危急,必須立刻搶修。然而,別看火箭尾段體積不大,卻安裝了眾多儀器設備,人在裡面根本動彈不得。而且,儘管人們已經泄出了推進劑,但火箭內部仍難免有毒氣殘留,工作人員必須穿著臃腫的防護服,時值酷暑,操作10分鐘就會滿身大汗,不得不換人。儘管大家都身穿防護服,可由於火箭尾段空氣不流通,毒氣含量大,當搶修任務完成時,居然有十多位工作人員因為中毒倒下了,其中一位甚至獻出了寶貴的生命!

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